课程设计成果说明书。
题目： 电子秒表设计
学生姓名： 沈市。
学号： 091310115
学院： 机电工程学院
班级： c09电气1班
指导教师： 沈老师。
浙江海洋学院教务处。
年月日。浙江海洋学院课程设计成绩评定表。
2010—2011学年第 2 学期。
学院机电工程学院班级 c09电气1班专业电气工程及其自动化。
浙江海洋学院课程设计任务书。
2010—2011学年第 2 学期。
学院机电工程学院班级 c09电气1班专业电气工程及其自动化
目录。题目摘要关键词设计要求5
第一章系统概述5
第二章单元电路与分析6
1 秒信号发生器6
2 555定时器的功能6
3 555构成的多谐振荡器7
4 多谐振荡器**图8
5分、秒、毫秒计数器电路设计8
6 选择计数器的方案8
7 74ls160计数器的功能介绍9
8计数器最终连线图10
9 数码管10
10数码管简介10
第三章系统综述、总体电路图10
11 总电路图10
第四章结束语11
参考文献12
数字式电子秒表。
摘要。数字式秒表电路是一块独立构成的记时集成电路芯片。它集成了计数器、、振荡器、电路，能够对秒以下时间单位进行精确记时，具有清零、启动计时、暂停计时及继续计时等控制功能。
本次实验所做数字式秒表由信号发生系统和计时系统构成。信号发生系统由555定时器构成多谐振荡器，信号频率为100hz。计时系统由计数器、显示器组成。
计数器由74 ls160构成，由74ls160计数器组成了一百进制和六十进制计数器，连接方式采用反馈清零法。具体过程为：由555定时器构成多谐振荡器产生100hz脉冲信号，传入计数系统，然后在显示管中显示计数结果，结果以“分”、“秒”、“0.
01秒”依次在数码管显示出来。该秒表最大计时值为99分59.99秒，“分”和“0.
1秒”为一百进制计数器组成，“秒”为六十进制计数器组成。
关键字：计时精度计数器显示器
设计要求：1）秒表由6 位七段led显示器显示，其中两位显示“min”，四位显示“s”，显示分辨率为0.01 s；
2）计时最大值为99 min59.99s；
3）计时误差不得超过0.01s；
4）具有清零、启动计时、暂停计时及继续计时等控制功能；
5）控制操作按键不得超过2个。
第一章系统概述。
所为数字式秒表，所以必须有一个数字显示。按设计要求，题目要求最大记数值为99，59，99，那则需要六个数码管。要求计数分辨率为0.
01秒，那么我们需要相应频率的信号发生器。可以设计电阻r1=4.9kω，r2=4.
7kω,c=1uf
选择信号发生器时是采用集成电路555定时器构成的多谐振荡器。其核心部分使用六个74160计数器采用串联方式构成，这种连接方式简单，使用元器件数量少。由于555定时器的比较器灵敏度较高，输出驱动电流大，功能灵活，再加上电路结构简单，计算比较方便，所以cp脉冲是由555多谐振荡器产生的。
数字式秒表实际上是一个频率（100hz）进行计数的计数电路。由于数字式秒表计数的需要，故需要在电路上加一个控制电路，该控制电路清零（s1）、启动计时（s2）、暂停（s2）及继续计数（s2）等控制功能，数字电子钟由以下几部分组成：555多谐振荡器产生0.
01秒脉冲发生器；秒表控制开关；一百进制毫秒、分计数器、六十进制秒计数器；以及毫秒、秒、分的显示部分等。
第二章单元电路设计与分析。
1秒信号发生器。
2 555定时器的功能。
555定时器组成及工作原理如下：
图1 555定时器电路结构图。
如图1是555定时器电路结构的简化原理图和引脚标识。由电路原理图可见，该集成电路由下述几部分组成：串联电阻分压电路、电压比较器c1和c2、基本rs触发器、放电三极管t以及缓冲器g组成。
定时器的功能主要取决于比较器，比较器c1和c2的输出控制着rs触发器和放电三极管t的状态，rd为复位端。当rd=0时，输出u0=0,t管饱和导通。此时其他输入端状态对电路清零0状态无影响。
正常工作时，应将rd接高电平。当控制电压输入端5脚悬空时，比较器c1、c2的基准电压分别是2ucc/3和ucc/3。如果5脚uic外接固定电压，则比较器c1、c2的基准电压为uic和uic/2。
由图2-1-1中可知，若5脚悬空，当ui6<2ucc/3,ui2ucc/3时，比较器c1和c2输出均为高电平， 即r=1, s=1.。rs触发器维持原状态， 使uo输出保持不变。当ui6>2ucc/3，ui2>ucc/3
时，比较器c1输出低电平，比较器c2输出高电平，即r=0，s=1，基本rs触发器置0，放电三极管t导通，输出uo=0。当ui6>2ucc/3，ui2综上分析，可得555定时器功能表如下表1所示：表1
3 555构成的多谐振荡器。
当接通电源ucc后，电容c上的初始电压为0 ，比较器c1、c2输出为1和0，使uo=1,使放电管t截止，电源通过r1、r2向c冲电。uc上升至2ucc/3时，rs触发器被复位，使uo=0,t导通，电容c通过r2到地放电，uc开始下降，当uc降到ucc/3时，输出uo又翻回到1状态，放电管t截止，电容c又开始充电。如此周而复始，就可在3脚输出矩形波信号
图2 555多谐振荡器工作波形图3 555构成的多谐振荡器电路图。
4 多谐振荡器**图。
根据设计要求，我们需要产生一个频率为100hz的信号，由于f=1/t,带入可以设计出r1=4.9kωr2=4.7kωc=1uf。我们就可以得到一个频率为100hz的脉冲了。
图4 555构成多谐振荡器**图。
5分、秒、毫秒计数器电路设计。
6 选择计数器的方案。
这里我们选择用计数器74ls160芯片，通过乘数法或反馈置数法构成100进制和60进制计数器。经方案论证，本课程计数器选择方案如下：
100进制计数器。
乘数法：将两片74ls160计数器直接级联则可得到100进制计数器。其电路连接如图2-2-1
图5 60进制计数器。
乘数法：将一片74ls160设置成六进制计数器，再将其与一片74ls160级联，即可得到一个60进制计数器。其电路连接如图60
图674ls160是十进制计数器，设计一百进制计数器只需将两片74ls160级联即可，而74ls161是十六进制计数器，其一百进制计数器的连接相对而言较复杂。对于六十进制计数器，从电路图中我们同样可以知道74ls160 的连接比74ls161的连接简单，相对而言所需的元器件也少。综上，我们选择选择了用74ls160计数器。
7 74ls160计数器的功能介绍。
计数进74ls160d的引脚如右图7所示，从图中可以看到。
74ls160d共有16个引脚吗，其中有cp脉冲输入引脚clk（下降。
沿有效），load为预置数控制端（低电平有效），clr为异步清。
零端（低电平有效）， a、b、c、d为预置数输入端，enp和ent是计数使能端（高电平有效），rco是进位输出端，qd、qc、qb、qa分别是计数输出位，其工作原理图如图8所示图7
1） 异步清零：当clr端输入为低电平时候，其它输入端不。
管输入什么值，计数器将直接被清零，也就是说输出的qd、
qc、qb、qa为0000.
2） 同步预置数：当clr端输入高电平，load端输入低电平时，且有cp脉冲下降沿作用时，完成将输入端dcba的数据置入计。
数器操作，使qdqcqbqa=dcba.由于这个操作需要cp下降沿同步，所以称为同步预置数图8
3）保持：当load、clr均输入高电平时，如果enp*ent=0，此时计数器保持输入原状态不变，不管有没有cp脉冲作用。不过当ent=0时，进位输出rco=0。
4）计数：当clr=load=1，enp=ent=1时，74ls160d处于计数状态，对cp脉冲下降沿进行四位二进制加计数。
8 计数器最终连线图。
一百进制和六十进制计数器之间、六十进制和一百进制之间的接法如下图所示。
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